PIC

1. ¿QUÉ ES UN MICROCONTROLADOR?

Un microcontrolador es un circuito integrado programable que tiene todos los componentes necesarios para controlar el funcionamiento de una tarea determinada. Dispone de una memoria donde se almacena el programa que gobierna todo su funcionamiento. Su uso reduce notablemente el tamaño y números de componentes, lo cual reduce también el número de fallas, volumen y peso de los equipos. 

En su interior podemos encontrar los siguientes componentes: Microprocesador o CPU (Unidad Central de Procesamiento), memorias ROM (de programa) y RAM (de datos), líneas de entrada y salida (puertos) para comunicarse con el exterior y un circuito oscilador que sincroniza el funcionamiento de todo el sistema.

Ejemplos donde se utilizan los microcontroladores: Control de una lavadora, teclado de una PC, Impresoras, sistemas de alarmas, juguetes, robots de competencia, celulares, etc.

Figura 1. Bloques que conforman el Microcontrolador y algunas conexiones externas.

2. VENTAJAS DE UTILIZAR UN MICROCONTROLADOR:

• Reducción del tamaño en el circuito de aplicación.
• Aumento de fiabilidad ya que se reduce el riesgo de averías.
• Mayor flexibilidad porque sólo se necesita cambiar el programa y no los componentes, es decir, el cambio es a nivel de software y no de hardware.
• Disminuye el consumo de energía notablemente.

3. DIFERENCIAS ENTRE MICROPROCESADOR Y MICROCONTROLADOR:

• Microprocesador (uP) es un chip que contiene un CPU que se encarga de controlar todo un sistema. Se dice que es un sistema “ABIERTO” porque se puede acoplar módulos necesarios según la aplicación, para ellos saca al exterior las líneas de buses de datos, direcciones y control lo que permite su conexión con memorias y módulos de entradas y salidas.

• Microcontrolador (uC) es un sistema “CERRADO” porque todos los módulos necesarios se encuentran en su interior y se destina sólo a gobernar una tarea. Poseen los componentes esenciales como: CPU, memorias, oscilador, líneas de E/S, etc. En la práctica existen diversos modelos para diferentes aplicaciones desde los más sencillos hasta los más potentes que se ajuste a la aplicación, pueden tener mayor memoria, mayor número de E/S, velocidad, etc.

4. ARQUITECTURA INTERNA DE LOS MICROCONTROLADORES:

Existen 2 arquitecturas conocidas:

1) La arquitectura Von Neumann (clásica) posee una sola memoria principal donde se almacenan el programa y datos. Se puede acceder mediante un único sistema de buses para datos, instrucciones y control. Se puede acceder a las memorias, una a la vez.

2) Los microcontroladores PIC utilizan la Arquitectura conocida como Harvard que dispone de 2 memorias separadas, una para el programa y otra para datos. Además, ambas poseen sus sistemas de buses o conexiones por separado y se puede acceder simultáneamente a ambas memorias, lo cual nos permite trabajar a mayor velocidad (paralelismo).

Los microcontroladores emplean una avanzada arquitectura denominada RISC (computador con juego de instrucciones reducido) con un juego de 35 instrucciones que se ejecutan a alta velocidad.

5. MEMORIAS QUE POSEEN LOS MICROCONTROLADORES:

a) Memoria de Programa (ROM): Contiene el programa con las instrucciones que gobiernan la aplicación. Es permanente, es decir, el programa se mantiene aunque se haya quitado la energía al circuito (no volátil). La información se graba mediante un circuito “grabador o programador” que va conectado a la PC mediante un software que controla la grabación.

• Existen 2 tipos: La EEPROM (Memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente) que puede ser programada unas 1000 veces y la FLASH que tiene menor consumo de energía, puede ser grabada mucho más que la anterior (10 000 veces) y tiene mayor capacidad de almacenamiento.

b) Memoria de Datos (RAM): Contiene las variables y datos que se manejan en el programa, los cuales varían continuamente. Es de lectura y de escritura y es conocía como memoria “volátil” debido a que los datos se borran o desaparecen al quitar la energía al circuito. 

Existen 2 tipos de memoria de datos:

• RAM (Memoria de Acceso Aleatorio): Aquí podemos almacenar variables y datos necesarios para el programa principal.

• EEPROM (Memoria no volátil): posee menor capacidad para almacenar datos pero es muy útil para almacenar datos que el usuario desde conservar cuando se quite la energía, por ejemplo la clave o contraseña de una alarma. Para acceder a esta información se lo hace mediante programación y el fabricante nos menciona que la información puede permanecer grabado por más de 40 años.

6. LÍNEAS DE ENTRADA Y SALIDA DEL MICROCONTROLADOR (E/S)

Permiten comunicar al Microcontrolador con el mundo exterior, es decir, con los periféricos externos (switchs, pulsadores, sensores, leds, relés, lámparas, etc. 

Son líneas digitales que trabajan entre 0 y 5V y se pueden configurar, cada una, como entradas o salidas de manera independiente.

7. OSCILADOR O RELOJ PRINCIPAL DEL MICROCONTROLADOR:

Es un circuito oscilador que genera una onda cuadrada de alta frecuencia para sincronizar todas las operaciones del sistema. Es importante para el buen funcionamiento del sistema.

Sólo necesita de un cristal de cuarzo y 2 condensadores (27pF) para definir la frecuencia de trabajo, que generalmente está dada en MHz (MegaHertz), ya que todos los componentes del oscilador vienen integrados en el microcontrolador.

8. RESET EN LOS MICROCONTROLADORES:

Los microcontroladores poseen un pin de RESET que permite reiniciar su funcionamiento cuando sea necesario.

Se denomina pin de MCLR (Master Clear) y se produce cuando se aplica 0V en dicho pin.

Para tener un control sobre el Reset del sistema, se debe conectar un pulsador con 2 resistores como se ve en la figura para conseguir un reset manual. Mientras esté presionado el pulsador (0V) se mantendrá el reset y no comenzará a funcionar el programa.

                                

Gracias por visitar mi blog...